一、水泥
（一）水泥品种的选择
水泥品种的选择主要根据工程结构特点、工程所处环境及施工条件确定。如高温车间结构混凝土有耐热要求，一般宜选用耐热性好的矿渣水泥等等。
（二）水泥强度等级的选择
水泥强度等级的选择原则为：混凝土设计强度等级越高，则水泥强度等级也宜越高；设计强度等级低，则水泥强度等级也相应低。例如：C40以下混凝土，一般选用强度等级32.5级；C45～C60混凝土一般选用42.5级，在采用高效减水剂等条件下也可选用32.5级；大于C60的高强混凝土，一般宜选用42.5级或更高强度等级的水泥；对于C15以下的混凝土，则宜选择强度等级为32.5级的水泥，并外掺粉煤灰等混合材料。目标是保证混凝土中有足够的水泥，既不过多，也不过少。因为水泥用量过多（低强水泥配制高强度混凝土），一方面成本增加。另一方面，混凝土收缩增大，对耐久性不利。水泥用量过少（高强水泥配制低强度混凝土），混凝土的粘聚性变差，不易获得均匀密实的混凝土，严重影响混凝土的耐久性。
二、细骨料
公称粒径在0.15～5.0mm之间的骨料称为细骨料，亦即砂。常用的细骨料有河砂、海砂、山砂和机制砂（有时也称为人工砂、加工砂）等。通常根据技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类。Ⅰ类用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类用于C30～C60的混凝土；Ⅲ类用于小于C30的混凝土。
海砂可用于配制素混凝土，但不能直接用于配制钢筋混凝土，主要是氯离子含量高，容易导致钢筋锈蚀，如要使用，必须经过淡水冲洗，使有害成份含量减少到要求以下。山砂可以直接用于一般工程混凝土结构，当用于重要结构物时，必须通过坚固性试验和碱活性试验。机制砂是指将卵石或岩石用机械破碎的方法，通过冲洗、过筛制成。通常是在加工碎卵石或碎石时，将小于10mm的部分进一步加工而成。
细骨料的主要质量指标有：
1. 有害杂质含量。细骨料中的有害杂质主要包括两方面：①粘土和云母。它们粘附于砂表面或夹杂其中，严重降低水泥与砂的粘结强度，从而降低混凝土的强度、抗渗性和抗冻性，增大混凝土的收缩。②有机质、硫化物及硫酸盐。它们对水泥有腐蚀作用，从而影响混凝土的性能。因此对有害杂质含量必须加以限制。《建筑用砂》（GB/T14684-2001） 对有害物质含量的限值见表4-1。《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52-1992）中对有害杂质含量也作了相应规定。其中云母含量不得大于2%，轻物质含量和硫化物及硫酸盐含量分别不得大于1%，含泥量及泥块含量的限值为：当小于C30时分别不大于5%和1%，当大于等于C30时，分别不大于3%和1%。
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表4-1 砂中有害物质含量限值 | ||||
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项 目 |
Ⅰ类 |
Ⅱ类 |
Ⅲ类 | |
|
云母含量（按质量计，%） |
＜ |
1.0 |
2.0 |
2.0 |
|
硫化物与硫酸盐含量（按SO3质量计，%） |
＜ |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
|
有机物含量（用比色法试验） |
＜ |
合格 |
合格 |
合格 |
|
轻物质 |
＜ |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
氯化物含量（以NaCl质量计，%） |
＜ |
0.01 |
0.02 |
0.06 |
|
含泥量（按质量计，%） |
＜ |
1.0 |
3.0 |
5.0 |
|
粘土块含量（按质重量计，%） |
＜ |
0 |
1.0 |
2.0 |
此外，由于氯离子对钢筋有严重的腐蚀作用，当采用海砂配制钢筋混凝土时，海砂中氯离子含量要求小于0.06%（以干砂重计）；对预应力混凝土不宜采用海砂，若必须使用海砂时，需经淡水冲洗至氯离子含量小于0.02%。用海砂配制素混凝土，氯离子含量不予限制。
2. 颗粒形状及表面特征。河砂和海砂经水流冲刷，颗粒多为近似球状，且表面少棱角、较光滑，配制的混凝土流动性往往比山砂或机制砂好，但与水泥的粘结性能相对较差；山砂和机制砂表面较粗糙，多棱角，故混凝土拌合物流动性相对较差，但与水泥的粘结性能较好。水灰比相同时，山砂或机制砂配制的混凝土强度略高；而流动性相同时，因山砂和机制砂用水量较大，故混凝土强度相近。
3. 坚固性。砂是由天然岩石经自然风化作用而成，机制砂也会含大量风化岩体，在冻融或干湿循环作用下有可能继续风化，因此对某些重要工程或特殊环境下工作的混凝土用砂，应做坚固性检验。如严寒地区室外工程，并处于湿潮或干湿交替状态下的混凝土，有腐蚀介质存在或处于水位升降区的混凝土等等。坚固性根据GB/T14684规定，采用硫酸钠溶液浸泡→烘干→浸泡循环试验法检验。测定5个循环后的重量损失率。指标应符合表4-2的要求。
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表4-2 砂的坚固性指标 | |||
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项 目 |
Ⅰ类 |
Ⅱ类 |
Ⅲ类 |
|
循环后质量损失（%） |
≤8 |
≤8 |
≤10 |
4. 粗细程度与颗粒级配。砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合体平均粒径大小。通常用细度模数（Mx）表示，其值并不等于平均粒径，但能较准确反映砂的粗细程度。细度模数Mx越大，表示砂越粗，单位重量总表面积（或比表面积）越小；Mx越小，则砂比表面积越大。
砂的颗粒级配是指不同粒径的砂粒搭配比例。良好的级配指粗颗粒的空隙恰好由中颗粒填充，中颗粒的空隙恰好由细颗粒填充，如此逐级填充（如图4-1所示）使砂形成最密致的堆积状态，空隙率达到最小值，堆积密度达最大值。这样可达到节约水泥，提高混凝土综合性能的目标。因此，砂颗粒级配反映空隙率大小。
（g），计算各筛上的分计筛余率
（%），再计算累计筛余率
（%）。 和 的计算关系见表4-3。（JGJ52采用的筛孔尺寸为5.00、2.50、1.25、0.630、0.315及0.160mm。其测试和计算方法均相同，目前混凝土行业普遍采用该标准。） 
细度模数根据下式计算（精确至0.01）：
根据细度模数Mx大小将砂按下列分类：
Mx＞3.7 特粗砂；Mx=3.1～3.7粗砂；Mx=3.0～2.3中砂；Mx=2.2～1.6细砂；Mx=1.5～0.7特细砂。
砂的颗粒级配根据0.600mm筛孔对应的累计筛余百分率A4，分成Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区三个级配区，见表4-4。级配良好的粗砂应落在Ⅰ区；级配良好的中砂应落在Ⅱ区；细砂则在Ⅲ区。实际使用的砂颗粒级配可能不完全符合要求，除了4.75mm和0.600mm对应的累计筛余率外，其余各档允许有5%的超界，当某一筛档累计筛余率超界5%以上时，说明砂级配很差，视作不合格。
以累计筛余百分率为纵坐标，筛孔尺寸为横坐标，根据表4-4的级区可绘制Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级配区的筛分曲线，如图4-2所示。在筛分曲线上可以直观地分析砂的颗粒级配优劣。
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表4-4 砂的颗粒级配区范围 | |||
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筛孔尺寸（mm） |
累计筛余（％） | ||
|
Ⅰ 区 |
Ⅱ 区 |
Ⅲ 区 | |
|
10.0 |
0 |
0 |
0 |
|
4.75 |
10～0 |
10～0 |
10～0 |
|
2.36 |
35～5 |
25～0 |
15～0 |
|
1.18 |
65～35 |
50～10 |
25～0 |
|
0.600 |
85～71 |
70～41 |
40～16 |
|
0.300 |
95～80 |
92～70 |
85～55 |
|
0.150 |
100～90 |
100～90 |
100～90 |
[例4-1] 某工程用砂，经烘干、称量、筛分析，测得各号筛上的筛余量列于表4-5。试评定该砂的粗细程度（Mx）和级配情况。
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表4-5 筛分析试验结果 | ||||||||
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筛孔尺寸（mm） |
4.75 |
2.36 |
1.18 |
0.600 |
0.300 |
0.150 |
底 盘 |
合 计 |
|
筛余量（g） |
28.5 |
57.6 |
73.1 |
156.6 |
118.5 |
55.5 |
9.7 |
499.5 |
[解] ① 分计筛余率和累计筛余率计算结果列于表4-6。
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表4-6 分计筛余和累计筛余计算结果 | ||||||
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分计筛余率（%） |
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a6 |
|
5.71 |
11.53 |
14.63 |
31.35 |
23.72 |
11.11 | |
|
累计筛余率（%） |
A1 |
A2 |
A3 |
A4 |
A5 |
A6 |
|
5.71 |
17.24 |
31.87 |
63.22 |
86.94 |
98.05 | |
② 计算细度模数：
③ 确定级配区、绘制级配曲线：该砂样在0.600mm筛上的累计筛余率A4=63.22落在Ⅱ级区，其他各筛上的累计筛余率也均落在Ⅱ级区规定的范围内，因此可以判定该砂为Ⅱ级区砂。级配曲线图见4-3。
④ 结果评定：该砂的细度模数Mx=2.85，属中砂；Ⅱ级区砂，级配良好。可用于配制混凝土。
（2）砂的掺配使用。
配制普通混凝土的砂宜为中砂（Mx=2.3～3.0），Ⅱ级区。但实际工程中往往出现砂偏细或偏粗的情况。通常有两种处理方法：
① 当只有一种砂源时，对偏细砂适当减少砂用量，即降低砂率；对偏粗砂则适当增加砂用量，即增加砂率。
② 当粗砂和细砂可同时提供时，宜将细砂和粗砂按一定比例掺配使用，这样既可调整Mx，也可改善砂的级配，有利于节约水泥，提高混凝土性能。掺配比例可根据砂资源状况，粗细砂各自的细度模数及级配情况，通过试验和计算确定。
5. 砂的含水状态。砂的含水状态有如下4种，如图4-4所示。
① 绝干状态：砂粒内外不含任何水，通常在105±5℃条件下烘干而得。
② 气干状态：砂粒表面干燥，内部孔隙中部分含水。指室内或室外（天晴）空气平衡的含水状态，其含水量的大小与空气相对湿度和温度密切相关。
③ 饱和面干状态：砂粒表面干燥，内部孔隙全部吸水饱和。水利工程上通常采用饱和面干状态计量砂用量。
④ 湿润状态：砂粒内部吸水饱和，表面还含有部分表面水。施工现场，特别是雨后常出现此种状况，搅拌混凝土中计量砂用量时，要扣除砂中的含水量；同样，计量水用量时，要扣除砂中带入的水量。
